研究室・教員

疾患ゲノム医学 (加藤菊也研究室)

加藤菊也教授の顔写真 久木田客員准教授の顔写真
特任教授
加藤 菊也
特任准教授
久木田 洋児
Email
{ kkato, ykukita }@bs.naist.jp

研究・教育の概要

本研究室では高度な遺伝子及びゲノム解析技術をベースに癌の遺伝的構造の解明と、その成果の臨床応用を行っています。特に次世代シーケンサーに関する実験とバイオインフォマティクスの基礎を学ぶことができます。

主な研究テーマ

非侵襲性個別化医療

個別化医療は、従来の診断法ではわからない薬剤感受性などの性質を遺伝子検査で明らかにして治療選択に結びつける、という現代医療の新しいコンセプトです(図1)。例えばイレッサという抗がん分子標的薬ではEGFRに変異のある肺がん患者さんにのみ投与しますが、この遺伝子検査は保険適用になり、既に個別化医療は現実のものとなっています。しかしながら、これらの検査にはがん組織の採取が必須であり、そのための生検はしばしば患者さんにとって大きな負担になっています。血液検査など非侵襲検査で代替できれば、医療に大きく貢献することになります。

そこで血中遊離DNAに着目し、その中の腫瘍由来DNA(血中腫瘍DNA、circulating tumor DNA)から肺がん細胞由来のEGFR変異の検出を試みました。しかしこのようなDNAは極微量であるため、通常の方法では検出できません。当研究グループでは次世代シーケンサーを用いて血漿DNAのEGFR遺伝子をPCR増幅し10万回以上配列決定を行い、変異を探索する方法を確立しました。成人病センター呼吸器内科との共同研究で実地臨床に使えるレベルであることを確認、現在実用化段階に入っています。

高精度塩基配列決定技術の開発

現在の塩基配列決定技術は配列決定精度に問題があり、とくに血中腫瘍DNA中の希少変異検出には不十分です。私達はこの問題を解決するために新しい塩基配列決定法NOIR-SeqS (non-overlapping integrated read sequencing system)を開発しました(図3)。塩基配列決定精度が通常の次世代シーケンシングと比較して60-100倍向上します。この方法で血中腫瘍DNAの変異検出に応用しています。

(図1) 個別化医療
(図1) 個別化医療
(図2) 非侵襲性遺伝子検査。血漿DNA中のEGFR遺伝子を増幅し次世代シーケンサーで配列決定、肺がん組織由来の変異を検出する。
(図2) 非侵襲性遺伝子検査。血漿DNA中のEGFR遺伝子を増幅し次世代シーケンサーで配列決定、肺がん組織由来の変異を検出する。
(図3) NOIR-SeqSの例。上段、NOIR-SeqS。下段、通常の次世代シーケンシング。バックグラウンドエラーが抑えられ正確な塩基配列決定ができるようになっている。
(図3) NOIR-SeqSの例。上段、NOIR-SeqS。下段、通常の次世代シーケンシング。バックグラウンドエラーが抑えられ正確な塩基配列決定ができるようになっている。

主な発表論文・著作

  1. Kato K. et al., Sci Rep., 6, 38639, 2016
  2. Kukita Y. et al., Cold Spring Harb Mol Case Stud., 2, a001032, 2016
  3. Nakanishi K. et al., Cancer Med., 5, 2513-2521, 2016
  4. Kato K. et al., Sci Rep., 6, 29093, 2016.
  5. Imamura F. et al., Lung Cancer, 94, 68-73, 2016.
  6. Uchida J. et al., Cancer Sci., 107, 353-358, 2016.
  7. Uchida J. et al., Clin. Chem., 61, 1191-1196, 2015.
  8. Kukita Y. et al., DNA Res., 22, 269-277, 2015.
  9. Kukita Y. et al. PLoS ONE, 8, e81468, 2013.
  10. Taniguchi K. et al., Clin. Cancer Res., 17, 7808-7815, 2011.
  11. Kato K., Nucleic Acids Res., 25, 4694-4696, 1997.